CN1030395A - 净化污染水的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种净化水的方法，包括如下步骤：将需净化的 水导入过滤器并进行过滤，将过滤后的水积累于有界 空间中，加热积累的水，使水温达到或接近沸点，再将 水导入同一过滤器重复过滤、积累及加热步骤。一种 实现上述方法的装置，包括上部为过滤器下部为积累 室的容器，及可移开的盖子，一个安装于积累室内部 或容器外的电阻加热器，下端具有水汽钟状收集器， 及由加热器上升至过滤器的上升管，并可包括代替热 泵功能的机械泵，以及一控制系统。

Description

本发明申请是1986年6月9日申请号872，162部分的继续。

本发明一般地涉及水的净化，特别是涉及净化污染水的方法及其装置。

在此描述的发明用于将取自所有城市处理过的水供应点，也可以是取自井水或泉水及其它水源的，较适宜的是把那些未经过度地污染的水源的水转化成真正安全的饮用水，每处理1加仑水仅仅需耗费几便士。

本发明基于对这样一个事实的认识，即尽管人们要求或以为自来水对人类的消费是安全的，但事实上在自来水中含有相当数量的沾污物或污染物，这些沾污物或污染物即使假定在事实上并不有害或有毒，但至少也因为变色或浑浊或产生讨厌气味或味道而影响其使用外观。况且，至少在一些情况下，尽管城市自来水经过氯化处理（有时氯化用量非常大）以去除有害的有机体，诸如细菌等等。由于大城市，特别是象纽约这样的大城市，不得不使用河水，如用哈得逊河的水来补充它们的蓄水池，特别是在急剧的或持久的干旱时期下更是如此，从而使自来水沾染问题还是进一步加剧。在如此的河水中含有各种各样的沾污物，诸如多氯联苯（PCB）或其它致癌化合物，并且各种工业及家庭废物（处理过的或未处理过的）都通过各自的途径进入河中。而且，河水中早已含有了相当丰富的天然的有机材料以及细菌及其它生物沾染物。

显然地，河水未经处理是不适用于消费的。因而，这些河水在被引入蓄水池之前通常经过氯化处理，并且从蓄水池向导水管供水时再一次地被氯化。然而，尽管对于杀死大多数的有害生物体，特别是用于被污染的水时，氯化作用是有效的，但是也产生了致癌的三囟化甲烷类物质。况且，至少在一些旧的市内供水系统中，在分配管道内已经有对氯不起作用的生物体蔓延而造成危险的污染。肠兰伯氏鞭毛虫囊肿（Giardia    lamblia    cysts）可以引起小肠感染。这便是一个有害但又抗氯的生物体的例子。另外，毒素或其它有害物质，诸如在水的分配输送管道中，铅、铜、锌或石棉可能被引入到已处理的水中。

此外，工业排出物中的高毒有机化合物，以及用于农业的杀虫剂、灭草剂、杀真菌剂及类似物质，更不用提及各种用于家庭的危险的化合物，都可能使水质产生污染。高含量的普通盐类及其它离子化钠盐，例如，来自海水的侵入，或由于某种水质软化剂及处理方法而被引入，可以使饮用水中引起不希望有的高含量的钠。其它的沾污物盐类包括可能引起高铁血红蛋白血症（或“blue    babies”）的硝酸盐，及能引起斑牙及骨病的氟化物。高的硝酸盐浓度可因水源被人及动物的污物沾染而引起，或者，特别是在干旱及内陆地区，也可能是由于自然的（地理的）污染而引起。氟化物的沾染同样地既可由人类的活动而引起，也可以由于自然沾染而引起。还有在工业化的社会中已被广泛使用的有毒的重金属盐类，或在某些生产过程中作为副产品而存在。这样的重金属盐类包括，如，镉盐、铬盐、镍盐、铅盐及砷盐（该盐也能引起癌症）。最后，在如今的年代中，核武器的生产，试验及战争状态的预使用。同样由于核电站的发电及事故，和在放射性物质的开采、加工、精制及清除等过程中，致使有害数量的放射性物质溶入或带入水源中的机会逐年增加。

基于以上的观点，保证饮用水确实无害的同时，以除去大多数的（如果不是所有的）沾污物的唯一方法很明显是在使用的时候对自来水直接进行最后的净化。因而，至今已经有了多种完成这样目的装置及系统。为此，例如，有人提出首先将自来水过滤以除去颗粒状的沾污物或其它可以被诸如活性炭或焦炭的过滤介质所吸收、吸附或收集的污染物，然后将滤过的水加热至高温，也许可提高至其沸点，从而杀死全部或至少使大部分的细菌、病菌、病毒及其它生物沾污物被灭活，同时使低沸点的物质逸出而进入周围的大气。然而，使用这种方法的经验表明，至少在某些场合，如此方法得出的结果是颇为令人失望的，特别是因为当初次过滤之后，许多沾染物留在过滤水中，并不能通过加热而排出，并且有些物质能够滤过而仍留在水中。在已有技术中，这种低效率的过滤明显是由于被过滤的水在滤器中的阻留或保留时间太有限。

也有人提出在使用自来水时依靠蒸馏工艺来获得净化的水，并且应用这样的蒸馏原理采取了各种装置，其中一些颇为复杂因而相应地价格昂贵。然而，该方法也因一个颇为严重的不足而遭受困难，该不足之处还存在着这样一个事实，即至少有一些沸点低于水的物质，将先于水而蒸发，但在蒸馏过程中接下的冷凝阶段却又冷凝入水中而非逸向周围大气。因而事实上这些物质在蒸馏过的水中的浓度增加了，特别是考虑到这样一个事实，即并非所有的水都能用于蒸馏，也并非所有能用于蒸馏的水都确实地转化成水蒸气或水汽并且再冷凝，特别在当蒸馏是分批地而不是连续地进行时。另外蒸馏方法由于在蒸馏器的蒸发器加热表面上形成难以除去的矿物垢壳而受到限制。更进一层，蒸馏过程通常耗费昂贵，因为这需要足够的能量，特别是把水从液态转化成气态即水蒸汽或水汽的时候。

美国专利申请序列号300，423;442，951及443，599对上述类型的装置及用于这些装置中的设备的例子进行了描述，但所有这些例子均被废弃了。例如，申请序列号300，423的专利揭示了一种水蒸馏器，须净化的水通过一个十分回旋的途经流向蒸发器，以便使水在该装置中在到达蒸发器之前增加其滞留时间从而使低沸点沾污物增加挥发并逸出的机会。申请序列号为442，995的专利描述了另一个蒸馏装置。在该装置中水在蒸发器中被蒸发并在一个单独的容器中冷凝，该容器被建成可以收集蒸馏水并且内表面保持无菌。然而，在所有这些装置中，水都没有经过再循环，也没有在水流向蒸发器的途径中设置过滤器，因而这些装置获得的净化程度要比预定的低。此外，申请序列号443，599的专利申请揭示了另一种蒸馏装置，在此装置中须净化的水首先经过一个沉积装置，并连续加满，并使转化成蒸汽然后冷凝在一个采取外部冷凝的贮藏器中。然而，即使在这里也没有部分净化水的再循环，也没有使这些水再循环通过任何过滤装置的通道。

因而，本发明的一般目的是避免现有技术中的缺点。

更具体地说，本发明的一个目的是提供一种可以完成很高净化程度的水净化方法。

本发明的另一个目的是提供一种经过考虑的方法，用比较低的耗费以去除水中的绝大多数（即便不是所有种类）的沾污物。

本发明伴随的目的为设计一种可以完成上述方法的装置，结构比较简单，造价便宜，并且易于使用，操作方便。

本发明的另一个目的是设计上述类型的水净化装置，使之能够除去水中沸点低于水的沾污物，也可以除去能被过滤介质收集的沾污物。

为了达到上述的目的及以后将会变得明显的其它目的，本发明净化水的方法中存在一个特点，该方法包括以下的步骤：将预先测定的有限数量的不纯而须净化的水导至一个过滤器;把引入的水通过过滤以得到部分净化的水;在有限空间内累积部分纯化的水并在此形成一个水域;加热该部分净化的水使之温度接近或达到其沸点;重新将该部分净化的水导入同一个过滤器;继而重复对部分纯化的水进行过滤、积累和加热的步骤使水域满足进一步的纯化的要求，直至这些水中的沾染程度低于预先测定的水平。本发明至此所描述的方法的一个特别的优点在于，通过重复地对部分纯化的水进行过滤，与水仅仅通过过滤器一次的情况比较，有更多的可经过滤除去的沾染物部分能够被滤出，从而从过滤水中除去。此外，通过重复加热部分纯化的水使之达到或接近其沸点，与其它情况相比有更多比例的低沸沾染物从水中被驱除并逸入周围的大气中。

根据本发明的另一个优越的概念，本发明方法还进一步包括以下步骤：在完成重复步骤之后，接着对水域中预先测定的净化水部分进行蒸馏;并且收集蒸馏水于一个收集空间中以便实际消费。本方法的一个优点是比以前方法能将更高比例的低沸点和高沸点沾染物从净化水中除去。

本发明也针对净化水的装置，该装置包括：确定限定空间的设备;将预定的有限数量的不纯而须纯化的水引入限制空间的装置;用于过滤被引入的水以获得部分纯化水的装置;在限制空间中分隔出一个收集室以便在那里以水域的形成中收集部分纯化水的装置;用于加热部分纯化的水使之温度接近或达到其沸点的装置;及用于使水域中部分纯化的水连续循环，并使经过过滤的装置、收集室及加热装置而对部分纯化的水进行进一步的纯化，直至水中的沾污程度低于预定水平的装置。由上文来看，如果本装置的限定及分隔装置包括一个具有接收过滤装置的上部区域及一个组成收集室的下部区域，及配有一个可移开的支撑在上部区域上的多孔的盖子的容器，将会更为有利。其次，加热装置包括在收集室中安置一个电阻加热器，使它完全浸没在水域中，可能有利，而循环装置可以包括一个置于加热器上方用于收集加热器产生的水汽的水汽收集钟状物，及一个上升管可以从水汽收集钟状物延伸至过滤装置以传导收集的水蒸汽，以及由水柱被引向过滤装置。由上文来看，如果上升管有一个外套环及如果过滤装置是一个中央有一个接收上升管的一部分的通道的滤筒，到达限制空间的上部区域时，套合在上升管的套环外的话，将会是有利的。

根据本发明的另一特点，容器在其下部有一个出口，及一个加热装置，包括一个设在容器外的并与该出口相连的外部加热器，及包括一个置在容器外部的上升管并与加热器相连通的循环装置，及一个与上升管相连的喷口，喷口弯回指向限制的空间，将由加热器产生的水汽及夹带着水汽的水柱一起在上升管中上升，并且通向过滤装置。然而，如果这样来安排也是有利的，循环装置包括一个从加热装置向上伸展出的上升管，及一个与上升管的上端相连并回指至限定空间的喷口，该喷口将由加热装置产生的水汽及夹带着水汽的水柱一起在管中上升并且通向过滤装置。本发明装置的结构变得更为有利，因为该装置包括一个容纳于容器上部的杯状容器（至少当容器的上部设有盖子时）并且该杯状容器包括一个对准引水装置及喷口的长颈部分及容纳过滤装置的主体部分，使得流入长颈部分的水从过滤装置的底部向上流经过滤装置，使在过滤装置的上部流出然后溢出杯状容器进入积累室。

本发明的装置还包括可以有选择地中断水域中被净化的水的流动的装置，也许是有利的，藉此循环装置使水域中的水的温度提高至其沸点而使一部分水汽化，而在汽化的同时完成提纯的操作，在此情况下，该容器在积累室的上方至少须开一出口以便使产生的水汽由此逸出至限制空间。还可以进一步设置一个装置用以将由此卸出水汽冷凝成水，并在一个收集空间中收集冷凝水，以便实际消费。最后，但非最不主要的一点，即当冷凝装置包括一个围绕在容器外面的接受器时同样也是有利的。

本发明的进一步特点在于包括采用机械泵传输从收集容器至加热器和过滤装置的水，以及随后该加热和过滤的水再回到收集容器作为重复循环，由此提供一均匀的流率。该设备进一步包括对净化过程简化操作并用作净化系统的基本上自动化的控制器使连续提供净化水。

前面提到任何一个具体例子的盖子可以有一个新型的导向装置，以提供水汽和水蒸汽柱经过导向装置而均匀分布，由此水柱和水蒸汽通过过滤器入口是均匀分布地进入过滤器的入口。提供用于该系统中第一个装置将水柱和水蒸汽用机械泵动作传送到过滤器区域的入口，而第二个例子设计成用热泵动作用于系统中。

基本的净化系统可进一步改进，以提供实际上连续供给的净化水，采用一个配在系统中附加的贮藏容器中，并通过合适的管道和控制阀门，当控制装置转到操作时，重新开始净化循环，并输送该净化水到贮藏容器，其间隔发生的频率可足够地提供从贮藏容器的连续的净化水流。

附图说明

以下将参照下图对本发明作详细地描述：

图1    为本发明的一种水净化装置的部分剖面侧面立视图;

图2    与图1类似，为水净化装置的改进结构的部分剖面的侧面立视图。

图3    与图1类似的，另一个进一步改进的水净化装置的视图;

图4    为图3的装置的顶视图;

图5    与图1类似，为本发明的进一步改善并放大的水净化装置的结构视图;

图6    为本发明的另一个净化系统例子的简单流程图;

图7    为图6净化系统更为详细的装置流程图;

图8a和8b为用于均匀分配水柱和水汽经过匹配的过滤器入口截面的导向机构的剖面图和顶视图;

图9a和9b为图8a和8b的另一个相应的导向机构的顶视图和剖视图;

图10为另一个导向机构的立面部份剖视图;

图11为图6和图7类型的净化系统简单的示意图，并包括净化水贮藏容器和在基本上连续的基础上提供净化水的电子控制装置。

对最佳实施例的详细描述：

现在详细参考附图，首先参考图1，将会发现参考数字1用以标出在本发明的净水装置中被净化的水流。水流1通过水净化装置的多孔或开口的盖子3流至一个过滤器/净化器滤筒2。盖子3设有孔3a可以允许水流1流过或使各种蒸汽或气态介质由此从水净化装置内部逸出到装置外部并进入周围的大气中。然而如果对盖子进行设计，使之前以在将水流1引入该装置的起始或充水阶段时搬走，那未，就会加快装置的充水，水流1便可以直接流向过滤器/净化器滤筒2，而不受盖子3的阻挡。

将一般是圆环形的过滤器/净化器滤筒2包括在一个位于较上方的水平板4a及一个位于较下方的水平板4b之间，它们与围绕四周的围壁5相互联结在一起。围绕四周的壁5有一个扩伸至上面的水平板4a上方的向上扩伸的扩伸部分5a，分隔出一个容纳须净化或正在进行净化的水的散布空间5b。可以理解在操作的开始阶段，不论盖子3是否存在，水流1的水到达散布空间5b，由此足够均匀地散布在过滤器/净化器滤筒2的横截面上，在此水在散布空间5b中积累至一定的程度，因而，在水流1经一处或多处进水口放出的水被引至与进水口隔开的过滤器/净化器滤筒2的上方的水平板4a的区域上。显然，如果在起始或充水阶段，开孔的盖子3存在的话，将进一步改进或者甚至单独完成所需的散布作用，就水流1而言，当水流过孔3a之前，基本上是按图上表明的方式，铺展在盖子3上的。为了避免水溅出盖子3，盖子3包括一个向上树立的围筒3b，它将四周完全围合成一个接收水流1的水的接收空间3c。位于上方及下方的水平板4a及4b与围壁5一起围成一个内腔20，内设两个沉淀过滤器分别并置在上方及下方的水平板4a以及4b上，它由布，纤维条或可以从流过的水中收集颗粒物质的其它材料制成。夹在两条沉淀过滤器6a及6b之间，并占有内腔20的主要体积的是过滤介质7，是诸如活性炭或焦炭或其它已知的可以在经过的水中吸收或吸附溶解的杂质的物质。在上方及下方水平板4a及4b上都开设了多孔8a及8b，分别地使净化过程中的水由重力作用使从散布在空间5b通过多个开口8a进入内腔20以及由此通过多个开口8b进入一个容器9的积累空间9a，并在积累空间9a中被积累。水流1的不纯的水，按上述的方式通过过滤器/净化器滤筒2而引入容器9的内部，直至充满9内部的约三分之二。

在容器的积累空间9a的底部设有一个电阻加热器10。当电插头11a插入a电源并且旋开设置在电线11上的电旋扭开关11b，便可通过电线11对电阻加热器10进行供电。电阻加热器10完全地浸没在积累空间9a盛放的水域12中。当电阻加热器10被接通时，便对欲净化的水域12中的水进行加热。如果在这之前没有盖上盖子3的话，此时须将盖子3盖在容器9的上部凸缘上，使得从容器9内逸出的蒸汽或其它的气体介质仅仅通过盖子3上的孔3a逸出，从而将这类气体介质通过横截面逸出的水平降低到所需的程度。

当开始用电阻加热器10对水域12的水进行加热后，几分钟之内在水域12中，特别是在电阻加热器10上开始形成水汽泡13，尽管作为整体水域12中的水温尚未达到沸点。当电阻加热器及水域12中的温度进一步上升，水汽泡13从电阻加热器10上脱离并且上升到水域12中，被俘获并收集在钟状的水汽收集器14中。

水汽钟状收集器14在其上部的中央汇合成一个向上沿伸的上升管16，该上升管16穿过过滤器/净化器滤筒2的中央区域直至它的终端在离开滤筒2的上方水平板4a之上的预定距离。滤筒2具有一个管状的内部分隔壁18，分隔形成一个上升管16的通道。上升管16的外部有一个支承过滤器/净化器滤筒2的支承环19。因而，显然地，过滤器/净化器滤筒2是整装在一个壳体中的，并且在调换时可以方便地从上升管16上取出，可在移去盖子3之后，方便地向上将其提出容器9。将新的或调换的过滤器/净化器滤筒2安置在上升管16上也是同样地容易，将上升管16的上端穿入由分隔壁18形成的通道，然后沿上升管16向下滑下滤筒12直至碰到支承环19为止。

本发明的净化装置开始运转以后，因为除了电阻加热器10附近的水之外，被净化的水的温度相当快速地接近但事实上未达到沸点，又因为上升管16内部的水汽及被夹带的水的混和物的比重比置于上升管16及水汽钟状收集器14之外的冷得多的水的比重低得多，因而，当本发明的装置开始操作之后，比较迅速地使被净化的水在上升管16的内部开始上升。因而这种比重上的不平衡及由此造成的上升管16内部及外部的水柱的压力下降，迫使较冷的水向下运动通过相应的槽孔17进入水汽钟状收集器14的内部，同时，收集于水汽钟状收集器14中的水汽以及上述的由此被夹带水所形成的水柱15在上升管16中上升。

在继续加热的过程中，水柱15夹着水汽从上升管16的上端溢出或喷出（甚至）可能冲击着盖子3大部分的下表面，在那儿水柱15及由水汽在盖子3上冷凝而成的水由于重力的影响流到过滤器/净化器滤筒2的上部的水平板4a上，正如所表明的那样，大量地再一次在这个水平板4a上散布，并且再一次地流过那些开口8a进入过滤器/净化器滤筒2，在那儿再一次受到沉淀过滤器6a及6b和夹在它们当中的过滤介质7的作用，然后受重力的影响流往并流经位于较低的水平板4b上的开口8b重新进入水域12中。换言之，被加热的水透过过滤介质7而得以过滤。

当从开口8b流出过滤器1净化器滤筒2的内腔20后，被净化的水以水滴21的形式流入水域12并且由于容器9的积累空间9a中被加热的水的搅动作用而与水域12中的水相混和。然后，在用于净化操作的二十分钟左右的时间内重复上述的加热及过滤循环几次。换言之，当水域12的水被开始加热之后，流过过滤器1净化器滤筒2的水的数量比水域12中的水的数量多好几倍。

当连续地用电阻加热器10加热大约二十分钟之后，被净化的水通过上升管16的内部上升并接着向下经过过滤器1净化器滤筒2流出，被净化的水在过滤介质7中具有足够的阻留或接触时间，在反复多次的上升与向下回流至容器9的积累空间9a的过程中去除了相当多的可溶性杂质。此刻，将电旋钮开关11b旋至“断路”位置，电阻加热器10及此时已经净化了的水域12中的水便开始冷却。过滤器1净化器滤筒2与上升管16及水汽钟状收集器14一起从容器9内部取出，然后便可施用容器9中的净化水。

这是可以理解的。事实上所有的低沸点或挥发性的有机物及无机物已经被驱出而水得到净化了，这是由于这些挥发性的蒸汽及气体使通过开孔的盖子3上的孔3a散向四周的大气，如31所示。另一方面趋向于被过滤器介质7吸附的挥发性有机化合物，当过滤器1净化器滤筒2的温度达到大约85°至90℃，即185至195°F时同样被驱出并散向大气。此外，可以用水和水汽的湿气加热循环对过滤器1净化器滤筒2的处理以阻止过滤介质7上的任何细菌或其它生物的生长。

现在参见图2，根据本发明图2描绘了一个净水装置的改进结构，由于与上述的结构在许多方面均类似，故而将与以前相同的参考数字运用在图2中，以指明相应的部件，在此仅仅对这些结构中的不同之处详细地描述。这种改进的净水装置结构，如上面所讨论的一样，是用作批量生产净化水的。该种改进了的水净化装置的容器9被建成一缸体状，并且上升管16被安排在容器9的外部并通过一个连接套管24与一个伸入杯状容器25的长颈部分26的喷口22相连。在开始或注水操作时水流1同样被导入杯状容器25的长颈部分26中，使杯状容器25的贮室25a充满，最后溢出并注入容器9的积累空间9a达到预定的水平以在此组成净化水的水域12。在这样的结构中，水不是在容器9内部被加热的，取而代之的是，水通过出口23流入安装在容器9外部的加热器10，并从加热器10进入上升管16。加热器对水进行加热并产生水汽及水柱，同时对容器9的底部进行加热以附带地对容器9的积累在空间9a中的水域12的水进行加热。杯状容器25被安置在容器9内部的上方，其中容纳的过滤器1净化器滤筒2即使不与上述的完全一样也与之类似。此时，当起始或注水操作完成之后，并使外部加热器10接通电源后，水汽及水柱15（图中未画出）便从喷口22的开口端喷出，进入杯状容器25的长颈部分26中，并将水收集于此。被收集的水，如以前的水流1一样，是由下至上流过滤器1净化器滤筒2的，水从滤筒2的下方水平板4b的开口8b流入过滤筒2的内腔20，当经过了过滤介质7及相应的沉淀过滤器6b及6a（图2中未画出）之后，通过滤筒2的上方水平板4a上的开口8a流出内腔20。当杯状容器25中的水面上升时，被净化即被过滤的水溢出杯状容器25的过缘28，并由重力作用而落入水域12，与容器9的内部空间9a中的水相混和。

容器9配有自己的盖子3，其上的孔3a允许挥发性的蒸汽逸出容器9的内部并排入周围的大气，如31所示。当还包括通过上升管16及过滤器/净化器滤筒2的重复循环的净化操作终止之后，可以通过配有操纵把手29的龙头30方便地将水域12中的净化水排出。尽管有这些区别，但是上述的本发明的净化装置的操作方法同图1的具体例子是一样的。

图3及图4揭示了本发明的另一种改进的净化装置的结构，特别适用于这类装置的小型号，特别是那些旅游观光者所使用的。在此再次地采用和以前相同的参考数码以确定相应的部件。例如，本装置的容器9可用不锈钢制作并在其开口的上端盖上具有相应形状的盖子3。这种改进结构的一个重要的设计特点是，本装置的所有必要部件，即水汽钟状收集器14，上升管16，杯状容器25，内部电阻加热器10及过滤器/净化器滤筒2是按照机械的方式装置并固定在盖子3上，和/或成为盖子3的一个整体部件。滤筒2可从杯状容器25中取出，因而当过滤介质7失效后可以方便地替换。

在这个特殊结构中，欲被净化的生水的水流1是通过盖子3上的注水孔32进入本装置的内部的。过滤器/净化器滤筒2及使水流经此处的作用和上面的图2一起所作的说明是一致的。在远离插头11a所配备的电线11的一端具有一个附带的插头33，可以插入安装在盖子3上的插座34并与加热器10电气连通，从而在净化操作中提供电能。另一方面，当停止使用净化装置时，插头33可以从插座34中拔出，电线或电缆11可以藏在容器9的内部。因为该装置是方形的，并且当制成小尺寸时，可以方便地放在旅游者的包或箱子里。在所有其他的方面就结构和上述结构的操作方式而言，图3与图4所描绘的改进结构是一样的。

制造净化装置的各个部件的材料，如不是不锈钢，则必须是无毒的且在水的沸腾温度下不受损坏的材料。同样，当容器9是用耐高温的材料，诸如上述的不锈钢制成时，本发明的净化装置在无电的情况下也能操作，可将该装置直接置于明火或其他热源之上。

最后，图5描绘了本发明的净化装置的附加改进结构，按上述方式被净化的水在该装置中经历最后的蒸馏阶段，并且只有这些被蒸馏过的水方被用于消费。此外，相应于该装置的部件以前已经讨论过的部件，则用相同的参照数字来标明，只对那些以前未曾描述过的或作了改进的部分作比较详细的描述。

图5所描绘的结构，主要地包括三个部件，即是：为冷凝器/贮藏收集器35，用于加热水域12中水的容器9及按图5描绘的方式安装于加热容器9之上的盖子或上顶部分3。预定数量的不纯的水，例如三加仑，是以水流1的方式通过上顶部分3上的注水孔32进入该上顶部分3的内部，更确切地说，是进入按照上述方式容纳过滤器/净化器滤筒2的杯状容器25的长颈部分26中。注入上顶部分或盖子3的水，以箭头所示的方式首先向下流过长颈部分26，然后向上流过过滤器/净化器滤筒2。部分净化了的水离开滤筒2之后，向下流向并流过位于盖子或上顶部分3的底板37上的小孔36进入加热容器9的积累室9，在此形成水域12。

当预定数量的水，在此为三加仑左右，被灌入图5所描绘的可以称作再渗滤/蒸馏器的水净化装置后，通过插头11a及电线或电缆11与电源接通。旋开安装于上顶部分3上的旋钮开关38，并且旋转安装于上顶部分3上的时间控制器39，对于本例，旋至“三加仑”的位置。此时表明电阻加热器10被通上了电流并已开始对水域12进行加热。在几分钟内，水汽及水柱15开始沿上升管16上升并由喷口22输入到杯状容器25的长颈部分26中，然后这种被加热过的水沿着原来放入长颈部分26的不纯的水流过的同样的途径流动，即，流过过滤器/净化器滤筒2然后向下流经控制小孔37进入积累室9重新和水域12的水汇合。

由时间控制器39决定的循环中，在大约15至20分钟之内水域12中的水的“再渗滤”发生好几次。在这个阶段中，不纯水有很大的机会被过滤介质7中的活性炭或其他活性物质处理，各种沾染物的挥发性蒸汽，如图中的31再次表明的那样，通过一个孔或多个孔3a进入上顶部分3上方的空气中。

15至20分钟的净化阶段终了时，用时间控制器39的操作分别控制电磁闸阀41及42的螺线管线圈40，从而相应地关闭喷口22及控制小孔37。由于阀门的关闭，水汽及水柱15不再沿上升管16内部上升，也不能从喷口22流出。因此，也就不再从杯状容器25的边缘28溢出并流向控制小孔37。然而，如前所述，控制小孔37同样也被关闭以防止任何水再流入容器9加热。

然而，电阻加热器10的加热仍在进行，结果水域12中的水开始剧烈沸腾，从而产生足够多的蒸汽。这些水汽在封闭的加热容器9内部产生的压力之下，通过加热器9周壁上新配备的分散的通气孔43进入由加热容器9外周壁及冷凝/贮藏收集器35的内周壁构成的环形空间44中，在该环形空间44中的水汽很容易凝结在收集器35的周壁上，因为该壁被四周空气从外部冷却。冷凝后的水向下流入收集室45并在此逐渐形成经过净化及蒸馏的水源46。

对于先前已经净化过的收集于加热容器9中的水进行蒸馏的阶段，在时间控制器39的控制下持续至原先加入的水中的大约二加仑水被蒸发，冷凝并收集于收集器35中为止。使用一个1000瓦特的加热器，蒸馏阶段耗费大约三个小时的时间。冷凝器/贮藏器收集器35至少具有一个大气通孔47。在蒸馏过程完成之后，被净化的水可通过龙头30从收集室45中放出。

在下一批水进行净化之前，先要进行一个简单的操作。首先，将固定于上顶部分3上的各种电气及连同固定在整个上顶部份3的其他主要部件一起从容器9中提起并移出。再提出加热容器9并弃去残留在其中的污染水。然后，再将容器9放回收集器35并将盖子或上顶部分3安置在其顶部。这些工作完成之后，该装置再一次地可以注入下一批不纯的水。

冷凝器/贮藏器收集器35中的热水汽可使之处于防菌状态，并且通过“巴氏德灭菌法”对贮藏在收集器35中的水进行消毒。在必要的时间对本装置仅仅须进行很简单的维护，包括至少对加热容器9的内表面偶尔进行擦洗以除去积聚其上的水垢。根据装置的使用情况及不纯水的污染性及程度，每隔若干月替换过滤器/净化器滤筒2。

本发明的净水装置，特别是图5所描绘的净水装置有若干个优点：其一，甚至在其尺寸比较小的情况下，因为不纯水流经过滤器好几次，活性炭过滤器7的效率大大提高。按此方式，不纯水在过滤器介质7中的“阻留时间”比惯用的一次通过的过滤器长好几倍。此外，该过滤筒2的加热了的水在二十分钟左右的循环操作中，水温达到160°F，因而就不用担心象常用方式使用活性炭过滤器而发生的细菌繁殖问题。另外，由于加热及延时处理，较多的挥发性化合物被驱出活性炭过滤器7，从而在过滤器中留下了较多的空间以供吸附其他较难挥发的有机化合物。

由于结构的特点（仅有三个主要部件），本发明的装置易于维修及清洗。不须旋下或拆卸任何部件。进行加热及蒸发的容器9是一个简单的锅子，可以轻易地进行清洗。如果需要的话，可在每批水进行净化之前，如此处理以便排除积累的沾染物。作为分批操作的结果，由于蒸馏前的有效的净化作用，被蒸馏并冷凝的水特别地纯净，不含挥发性物质及其他有机物，这些有机物在下批蒸馏之前必须将它除去，不然将被带入或掺入另外被净化的馏出物。因而，可见本发明提供了一种整体的，有效地利用空间及能源的装置，在该装置中水被过滤，预净化，蒸发，冷凝并贮藏于一个消毒的收集器中。此外本发明的该装置产生的水的质量优于其他任何市售的系统或设备的，却只耗费已知的系统或设备销费的一小部分。加之就本发明的净化装置的能耗效率而言，它可以和其他蒸馏器型的纯化器的效率相比拟。

图6描述一个本发明的另一个较佳实施例50的简化的装置，其中被处理的污染水开始来自水源54，水流通过阀门56经过开始不加热的加热器52。该水流通过加热器52进入置于容器60中的过滤和/或处理单元62。该水充满容器64填充入过滤器62直至溢出并如66所示向下流去，在容器60的底端60a形成水域68。加热器52在容器60的外部，以及在容器60内部于虚线所示的较佳最大水位线以上设置过滤装置62。

当足够数量的水已输入容器60时，阀门56是关闭的以及加热器52和泵53接通电源开始净化循环。伴随地通常在阀56打开之前净化水出口57的阀55是关闭的，直至净化循环完成保持关闭着，阀55及56以螺线管操纵较为适宜。

较佳的净化循环周期为15-25分钟范围，典型地取决于被净化水的被污染的程度。

当加热器52和泵53接通电源时，水从容器60泵出并进入加热器52进行重复循环，在此被净化的水通过净化器的每一组件定时净化。

较佳的流率（例如：每分钟多少加仑）的选定，是为了使污染污水在约10至20分钟循环10次。例如：每批被处理的污染水的量为1.5加仑，以及循环15分钟，于是由泵建立的流率为每分钟一加仑，使得在循环期间10次通过净化器的所有组件。

换言之，在上述例子中，以每分钟1加仑的流率，在15分钟内有15加仑的水被循环通过系统的每一部件;十倍的原来每批1.5加仑的量成为15加仑。

为了适合加热上述数量的水以及上述提到的流率的水，需配备1800瓦的电加热器。

在净化循环期间将完成以下的效果：

1.通过阀56引入系统中以及较低温度的水被加热，结果在循环终止时留在容器中的水（即每批约1.5加仑）达到或接近沸点。

2.通过过滤器62的水的平均滞留时间大约2.5分钟，所用的过滤器容积为0.25加仑。该计算如下：过滤器62的容积为（0.25加仑）除以通过它的流速（每分钟1加仑）得到0.25分钟。由于使水10次通过系统的每一组件，于是水在过滤器62的总的停留时间将十倍于单个滞留时间，或10×0.25分钟＝2.5分钟。

3.流出过滤器部件62的净化水，附加夹带沾污的气体和蒸气进入水中，由于过滤器系统的加热，在过滤器部件中，从活性炭表面进一步将夹带的气体和蒸汽除去或从过滤装置中活性炭表面上脱附。这个功能的优点在于防止过量的浓的被吸附物质累积在炭上，从而保持活性炭表面的开放和继续可自由吸收比脱附的气体和蒸汽高的沸点的物质。

4.水从配备在通气的贮存容器中的过滤容器中流出被曝气，以使不需要的气体、蒸汽及其它挥发性物质通过透气罩盖63逃逸。

5.由于将被净化的水上升至以及保持在大于80℃超过15分钟，由实际测定，所有无性繁殖的细菌均被杀死。

6.通过每一净化循环期间，过滤器装置62的内容物的温度升高并保持在足以保证细菌、霉菌和真菌不可能在过滤介质上繁殖的温度，所述的过滤介质在较佳的实施例中，包括多孔过滤填料，活性炭、离子交换树脂以及其它物料。

该消毒作用通过系统的所有的部件发生，由于时间/温度的特性（该水温将在80℃15分钟或更长），结果在每一循环中任何潜在的细菌的生长被防止。

净化循环完成后，水及容器可以通过打开阀门55排空，交替地在应用前让其冷却或直接用作热饮料。

图7为采用图6的更详细的实施例，与在图6中表示的相似单元用相类似的号码。

图7的较佳实施例72，作为例子，可应用在餐馆中煮咖啡和其他饮料或在医院中的话，可用作提供安全的饮用水。

作为例子，贮存容器74可以是配置一个可移动的排气盖76的12加仑的不锈钢容器，容器74在每一净化循环期间可以采用8加仑一批次操作。

过滤容器78较佳地具有持有0.75加仑的容量以及可以容纳一个由几层细的多孔的并且中间装填活性炭的过滤器80组成。固定许多支撑搁脚的内端78a固定在容器78，它们的曲面的上端放在容器74的边缘74a上，并由容器74的边缘74a支撑。

装置72的操作如下：

假定一个净化循环正好完成以及在容器74内大部分贮存的水82通过泵53从容器74底部已经除去，饮用水通过阀门55输出，通过揿下控制单元84的起动钮S开始一个新的净化循环。

处于虑线位置86a′浮起到浮筒86a操纵开关部件85引起阀门56的打开以及阀门88的关闭。欲净化的水通过管道54进入并通过加热器52，进到过滤容器78的底部78b。水上升，充满容器78，然后水从容器78的四边溢出，并收集在容器74中。

当容器74开始充满时，浮筒从虚线位置86a′上升到实线位置86a，在此点浮阀86关闭阀门56，打开阀门88，并接通加热器52和泵马达53a，阀门55在操作期间是关闭的。

泵53从容器74汲水并通过单向阀90和阀门88输送至加热器52。在一较佳实施例中的流速为每分钟6加仑。以此流速，假定净化循环20分钟，将有120加仑通过设备72的每一部件。给出8加仑的起始数量，该数量的水将在20分钟净化循环期间15次通过泵53、加热器52和过滤器80。

假设过滤器的液体容量为0.75加仑以及流速为每分钟6加仑，水在过滤器内具有1/8分钟或7.5秒的滞留时间，在完成净化循环期通过15次，在过滤器内总的累积滞留时间为1.875分钟或112.5秒。

定时器90开始一个时间循环时，对加热器52和泵马达53供电。作为例子，在20分钟循环结束时，切断加热器52和泵马达53a电源并关闭阀门88。

当需要从容器74汲取净化水时，打开阀门55，通过操作既可手控又可摇控的控制单元84的阀控制钮V55，借此接通泵马达53a把水泵出容器，另一方面，如果需要，泵53和单向阀90可以在输送支管B和阀88之间的位置互相复换，用手动起动阀门55把水从容器74通过重力汲取。

当净化水从容器74汲取时，浮筒从实线位置86a向下浮动，导致控制单元84的组成部分指示灯L发亮，提醒开始一个新的净化循环，如果需要可以连接一个报警器或用它代替指示灯L。

对比实施例图6和图7表明，例如：在图1中，所有的净化部件在图1都是“内部化”的，虽然加热器单元在图1中是与容器分开的，通过钟状容器装置14配置在容器9的最下部作为容纳水的部份。另外，图1的实施例，采用一种热泵技术。该热泵的功能（即：上升管），作为例子，如图2中所示，也可以延伸至该容器。

该系统能保证提供净化的水，它的最大优点在于最优化净化循环，加热方式的周期以保证采用的净化设备的改进运转效率和设备的经济性，在净化循环期，能源消耗是主要因素。

本技术系由微生物领域衍生，结合发明者在水净化领域的经验和实验表明，包含在污染水中的所有无性繁殖形成的细菌由于在80℃中热水（或高于80℃）并保持5-10分钟的水平便将杀死。因此，净化循环的加热方式至少符合以下条件。

为了达到上述目的，生产的实际设备考虑如下的因素。

1.具体测定用于加热的电阻单元的热输入率。

2.要净化水的数量以及对这些水加热器升高至所需水温的速率。

3.形成净化器部分的尺寸和材料，用于加热在净化器中水所需多少能量。

4.其它诸如涉及相当地次要影响加热速率的各种因素。

由于上述每一个因素，可以有一个大范围的数值。由此可以提供大量的不同装置。与其说要求每一个符合独特因素的评价的大量的装置，还不如说业已总的要求许可的部件被选定用于净化器，所述的净化器提供了用于最优化污染水净化的所给出的任何设备的装置。这些要求如下：

1.在净化器中的每批水的平均温度应升高或约至它的沸点，并且温度不应在低于80℃的情况，然后保持此温度。

2.第一期加热时间不应少于约3分钟。

3.将水温上升至合适的温度后，其后的加热状况保持充分的加热，使在净化器中的水的平均温度为80℃或在此水平之上，或者接近沸点。加热循环的第二期不应少于3分钟周期。

于是，作为实际净化器设备，根据上述要求总的加热时间不应少于约6分钟。

虽然，二个上述的加热期下可能增加时间，例如说，每一加热状况至60分钟或更多，而过长的加热循环对被净化水产生一系列不希望有的影响。

例如，长的加热循环导致大量水的蒸发，在循环结束时留下少量净化水。同时，可溶盐的浓度，它通过过滤器不致被收集或除去，反而将增加在保留水中的浓度。在这种情况下，过量的钠盐或氟盐是不希望有的。如果加热循环无限制地继续，水都蒸发掉，只留下开始包含在要净化水中的盐类，矿物质和固体。

另一方面，如果总的加热时间太短该“停留和欲净化水经受在过滤器中的反应药剂的时间可能太短”，减少了过滤器满意地除去有毒化学品的可能性。另外，同样减少了曝气和脱附的时间。

由此看来满足上述要求，必须在杀菌效果、去除毒物效果以及能量需要之间“折衷”选择。

一种可净化约3立升水的能力的实用设备可采用配备1000瓦电加热器循环15至25分钟的4立升容器是有利的。

通过把该系统包括水的所有组份升温到80℃或更高的温度，并保持一段必要的时间，把有生长力的所有细菌、酵母和真菌消灭掉，从而提供了一种把未经处理并一般说来是被生物污染的生水转化成能安全地供人类消耗的净化水的可能性。

由于在活性炭过滤器中长的停留时间和从加热后炭中重复脱除（即脱附）吸附的低沸点物质，还有接续进行的通气和从容器中排气，这种使活性炭在移去如三卤代甲烷、农药和多氯联（二）苯类（PCB′S）那样的有毒有机化合物中提供特别高的效力。

其它当前的净化方法，如蒸馏和反渗透，实际上是把上述物质浓缩在蒸馏液或沥滤液中，因此是增加而不是减少在被处理后水中的有毒物质的浓度。

本发明的方法和装置使人们可能把其污染程度为允许的最大值的几倍的水净化至该水中污染物的存在不能被检测出来，甚至用目前能获得的最好的仪器技术也不能被检测出来的程度。

本发明的方法和装置能把一般的有毒重金属和其它不希望有的无机化合物的浓度下降约90%的总平均值。

非永久性的硬度被除去，而且一般说，在大部分情况下，净化后水的pH回到或保持在6.5至8.5的范围内。

由于除去了氯和其它不希望有的气体以及在净化循环中除去的物质的气味，水的品尝品质得到有效改善。悬浮物是在机械过滤器和多孔活性炭床层中除去的，同时大大改善了水的清澈度。但是，不是所有溶解的物质都被除去，在水中能典型地找到的一般的钙和镁的盐类留在净化后的水中以赋于一种希望有的味道。

图8a和8b显示了本发明的另一个较好的实施例，是用于通过使输送到已说明的实施例，例如图1中显示的实施例中的过滤器的顶部的水形成一个更均匀的移动来改进系统操作效率的。看一看图1中的实施例，它是理想的，因为它能使通过提升管16-以水和部分蒸汽的水柱形式-向上流动的水折流向外流动，引起冷凝并生成水滴，水滴向下落到过滤器上并被相当均匀地分配在净化器/过滤器的顶表面上，然后由于重力作用，其上部的水通过过滤器介质向下渗滤。

如果蒸气和水柱的向上移动的水流的折流、水滴的生成和水滴的分散是不均匀的，那么流过过滤器介质的水的流动也将是不均匀的。结果在过滤器介质中可能形成一些选择性的流动通道，引起其中一些通道比另一些通道有较多的水通过而使过滤器介质使用的效率降低。

当水的流速小和/或当水静压头低时这个影响是十分明显的，而且通常如同上面提供的例子中的情况那样，在过滤器装置的顶表面上方没有水的积累时。

考虑图8a和8b的实施例，置于过滤器容器96的端面板96a的内表面上的罩盖94是根据一个要被更详细描述的设计而提供的，该设计提供了下列需要的作用：

1.改变向上移动的水和水蒸汽的水柱的流动方向和生成径向向外移动的水层;

2.冷凝及生成水滴;

3.水蒸气的通气;和

4.蒸气、不想要的挥发物、有毒气体及在水的净化中夹带的蒸气的排出。

如图8中所示，水的蒸气的水柱在容器92的较低区域生成的蒸气压力所驱动下经提升管98向上移动并以喷射的形式从提升管98的顶端喷射出来。换句话说，蒸气和水柱的射流可能是由于从一种机械泵行为单独地或与热泵行为一起作用的结果。无论在哪一种情况中，如图8a中所示的罩盖装备的运转对于在上述系统中的应用是一样有效的而不管其中射流形成的方式。

水蒸气和水柱的射流射到沿罩94的内表面装置的射流折流器100上。射流折流器100的中心部分构成一个曲面状喷射并与提升管98的纵向轴对准而且射流折流器有一个光滑的上有一层水流形式流线形，它与靠近其周边的罩的表面成一条光滑的平缓的曲线引起射流流动方向被改变一个近90°的角度并且把水柱在绕提升管轴360°的内表面和沿罩94的下表面进行等分分配和分布。

射流在被分散同时变薄，成为水层或水膜，它的流动方向的变化和液滴的生成（下面要更详细地描述，把射流中水的很大的面积曝露于罩下的空气中，同时使水柱和水蒸气的充入达最大，而达到最大的曝气。多个孔94a布置在罩盖94周围以防止形成压力并允许无论是从水蒸气和水柱中分出或夹带于其中的挥发性气体和蒸汽逸出。

除了射流折流器100和提升管98的开口端对准外，位于两者间的间隙大小较好地是提升管98内径的2至3倍。例如对于内径为0.27英寸的提升管，间隙是0.75英寸，是提升管98内径的2.78倍。

现在来描述水滴生成的方式。图8b显示了通过罩94向下看的视图，例如说，罩94可由一种透明的材料如能经变所遭遇的温度而不致变形和不被破坏的玻璃、聚碳酸酯或其它透明的塑料材料构成。由于射流折流器的作用，向上移动的射流被分散生成沿径向向外流动的水层并开始以相当快的速率移动。这个水层生成一层粘在罩94下表面上的膜。由于水膜和罩94下表面间的摩擦，液体流动速度减慢并且由于当水沿径向向外流动时区域性流动面积的增大而继续减慢直至当由于分子的内聚力，水形成小滴生成并长大到一个临界大小和重量时为止，然后这样生成的水滴从罩下表面向下滴落并全部落到过滤器容器96的顶表面96b上。水滴通过开孔96c进入容器96。

从提升器喷射出的水射流的速度在一个典型的净化循环期间中从加热循环开始时（当然是较低的温度和较低的压力）的低速变到加热循环结束时（那儿高的温度和压力水平使射流的速度有相当大的增加）的高速。

在加热循环的开始，水滴趋向于在靠近提升管和射流折流器100的中心轴处生成。当水柱的速度增加时，沿着罩94的下侧生成的水层逐步远离罩94的中心，并在靠近罩的外圆周处引起液滴生成并从罩94的下表面向下滴下。最后，在高温和高压下流出的多柱蒸汽和水蒸汽使水到达罩94的外侧边缘和凸缘处并随后沿罩94的凸缘向下移动到过滤器容器96的上表面上。因此，在一个净化循环中，向下流到过滤器上表面上的水被射流折流器以这样的方式控制，即在净化循环期间使水与过滤器介质形成均匀的接触。

对于这些应用，其中向过滤器输送流体是用机械泵的方式来实现的，而且其中流体循环不依靠热技术以泵输送的目的提高流体的温度和压力，水净化装置的罩是以图9a和9b中所示的方式设计的，图显示了设置了多个裂缝102a的罩102，裂缝102a是用来水滴的生成和均匀分散。

借助射流折流器100而形成的水层同时在各个方向沿径向向外移动。考虑四分之一个操作过程，水沿着半径r1，r2，r3等等移动。沿着每一条半径，一个水滴相应地在从提升管98的中心开始逐步增加的较大距离处生成并且由于均匀分散的沿此处排布的水滴生成裂缝的存在而被导至向下滴到过滤器的上表面上（为简化目的起见没有画出），由于存在均匀分布的水滴，形成翅状排列。

应当指出，各种其它参数，特别包括在提升管98的出口处的水气柱的速度是足以驱使水沿着例如半径R6向罩102的凸缘102a移动以生成一个水滴。

如果水柱和水蒸气离开提升管98的速度太大，水滴将在罩的外部边缘处形成，而如果速度太小，那么在离射流折流器的中心最远处生成的水滴也将很靠近提升管98的纵向轴A和射流折流器100的中心。如在图8a中所示的实施例的情况那样，罩102也同样设置有多个出料孔102b以释放不想要的气体和其它有毒物质。

射流折流装置的改进示于图10中。它包括一块独立于该装置的罩的射流折流器板并配置有一个由等角度放置的支撑柱104组成的象倒转三角架的支撑体。支撑柱104的下端联起来形成一个环106。这个环接纳了提升管98的顶端，套叠于其外并与之压紧配合以在它们之间形成一个密配合。

柱104的上端是卡紧在射流折流器板108的下侧，它的表面轮廓类似于图9a和9b中所示的，这样来限定射流折流器110与提升管98的纵向轴A同轴对齐，并还配置有适当的出料孔（没有画出）以释放气体和蒸气化物质。如果希望的话，射流折流器板108可以配置图9a和9b中所示类型的水滴生成裂缝。

图10中所示的设计的另一个附加性能是，板108能改型以适应现存的水纯度或其它状况而不需要作大的改变。

设计射流折流器的基本要素是提供折流器装置以平稳地并迅速地改变射流的流动方向并以这样的方式来分布径向向外的流体，即以使这样生成的水滴能被均匀分布在过滤器介质上的性能。

虽然如图8至10中所示的射流折流器配置对于在图1至图7中所描述的类型的水净化系统中的应用来说是有极大的优越性的，但应当明白，上述射流折流器技术可以同样成功地应用于渗滤器型装置，例如咖啡渗滤器，其中水滴被导至滴入一个含磨碎的咖啡的篮子中以实现萃取咖啡中的香味及风味的目的。

图11是显示了本发明的另一个变化的实施例。它能从一个生水或其它污染水源基本连续地供应净水。

这里描述的这项技术和装置不限于小批量的生产而是能以基本连续的方式提供净水。

考虑图11中所示的系统110，其操作如下：

在开始起动该系统而且假定在该系统的任何部分或水罐中没有水时，按下控制箱111的起动按钮111a给阀V1送电使从一适宜水源来的生水流入水管112并按所示的箭头A的方向流入整个系统。水经过热交换器113并从出口114流出，生水在此处由于重力的推动向下流入交经过过滤器115。通过过滤器115后，过滤后的水穿过出口116离开过滤器并被收集一起在主容器117的底部形成一个水的整体121容器117被与一个有出料孔的罩130装配在一起，罩130可以被设计成具有这里所描述的任何罩的特性。

当水连续进入主容器117时，被收集的水的水面升到高于低水位表志LL并继续升高至到达高水位标志LH。

浮筒118a连续上升直至它到达水位LH点或高于水位LH使浮子开关118操作。由于开关闭合产生的电讯号通过控制箱111同时切断阀V1，起动泵119的泵马达119a及通电给加热器120。

净化循环现在开始，使收集在容器117中的水被抽取经过泵119和加热器120然后经过电磁驱动的三通电磁控制操纵阀122，然后向下流以离开管123并被输送到过滤器115顶部。水由于重力向下流经过过滤器115再回到容器117。水重复通过泵送、加热和过滤阶段，在此期间，容器117中的平均温度不断升高并接近该液体（水）的沸点。

通过元件115、117、119和120的流速基本是均匀的并取决于泵119和导通容器117和管123之间的水管的内部尺寸。根据上面所描述的较好的操作条件，当满到水位LH时，水的体积最好在15分钟内有10次通过加热器、泵、过滤器和容器部件。

加热速率或输入加热器120的能量输入是这样的，即在同样的15分钟时期内，通过上面说的系统部件的水的平均温度从室温升到约212°F左右（在海平面处）。

在到达15分钟净化循环终点时，此时平均水温大约212°F，加热器120被作为控制单元111的一部分的一个时间继电器切断电流。同时，时间继电器使三通电磁阀122动作以使离开加热器120的水流从管123转向进入管124，水流在那里从相反端125喷出进入净化水贮存罐126。

净化水被泵119送到贮存容器126直至净化水到达贮存罐126的LY水位，在此水位面上被上升的水127举起的浮筒128a起动开关128，开关128通过控制箱111动作以关闭泵119并使三通阀122转回到它的原始位置，以使水改向经过加热器120，这样，水只能经管123并进入过滤器115。

这时，该系统处于静态。

把阀129打开就可以把净水从该系统中引出。当水从该容器中移出时，水面下降。浮筒128a随水面下降使浮子开关128在水面降到低于极限LX时动作产生一个信号，该信号被转移到控制箱111作为一个新的净化循环的信号。此时，阀V1重新打开以把生水通过管114和过滤器115输送到容器117。

当容器117中的水面达到上面提到过的上水位时，由浮筒118a操作的开关118给信号与控制箱111，使泵马达119a和加热器120通电。就在这之前，阀V1关闭，而被输入该系统的生水被多次重复循环，经过足够的次数对水进行热处理和过滤以在水经过该净化系统循环时通过施加于水上的过滤和加热作用除去或消灭掉不希望有的污染物。

在第二个净化循环结束时，电磁驱动的三通阀122动作以使所有的水转向流经加热器120以至被输送到贮存容器126。

该系统继续以上面的方式运转以保持净化水贮存罐中的水面在上水位LY和下水位LX之间的某处。

为了提供该系统的平稳而连续的操作，最好是在容器117的上限和下限之间水的体积至少大于50%的在贮存罐126中其上限和下限之间的净水体积。

在净水贮存罐126的低水位LX和该贮存罐底之间的水的体积应当使从该罐抽出的净水的最大期望速度能持续一个长于该净化装置的净化循环的时期。例如，假定净化循环是15分钟，贮存容器126底部的水应能持续20分钟左右。

加热速率和泵送速率最好应用上面描述过的和联系图7专门提到的准则来选择。

图11的系统可进一步设置一个由盘管113构成的热交换器，它的作用是通过把贮存在净水中的热量转移到生水从而在把生水导入该净化系统之前使之预热而增加该系统的热效率，热交换器盘管113最好绕在贮存器容器126外。在原则上该装置是用来提供热的净水的场合，热交换器113可以省去。

当这里描述和说明的本发明为包括在水净化装置的某些专门结构中时，本发明不是被限于这些特殊结构的细节，因为各种改进和结构变化是可能的和可由本发明予计到的。因此，本发明的范围只能由权利要求书决定。

Claims (35)

1、一种净化水的方法，包括以下步骤：将预定数量的需净化的水导入过滤器；

过滤被引入的水以得到部分净化的水；

在一个有限空间内积累部分净化的水使在其中形成水域；

加热部分净化的水使温度达到和接近其沸点；

重新导入部分净化和加热的水至过滤器内；以及继续重复所述的过滤、积累和加热步骤，使部份净化水的进一步净化，这样使所述水域的污染程度降至预定水平以下。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括在所述的重复步骤完成后，接着对水域中净化过的水的预定部分进行蒸馏;最后在一个收集空间中收集该蒸馏水以供消费之用。

3、一种净化水的装置，包括用于接纳液体的具有确定空间的接受装置;用于将预定的有限数量的不纯的须净化的水导入所述接受装置的装置;

用于积累和保持部分净化水以便在其中形成水域的保持装置;

用于被导入所述保持装置的水的获得部分净化水的过滤装置;

用于加热部分净化水的至少一部分达到或接近其沸点的装置;以及

用于将部分净化的热水回到所述过滤装置的装置，又通过过滤器本身将水过滤并回复水至所述的储存装置，开始新的加热和过滤循环使部分净化水进一步净化，所述的加热装置保持运转，直至这些水的污染程度降至预定水平之下。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的接受和储存装置包括一个在上部区域容纳所述的过滤装置和在下部区域一个用于保持水域的容器，以及一个可移动的多孔盖支承在所述的容器上部。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于所述的加热装置包括一个安装在所述的储存装置内并使其完全浸入所述水域的电阻加热器;以及其中所述的循环装置包括一个置于上述加热器上以收集由加热器产生之水汽的钟状收集器，以及所述的回复装置包括由所述水汽钟状收集器向上延升至过滤器并用作水汽及其夹带水柱传导至过滤装置的上升管。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于所述的上升管具有一个外部支承环;其中所述过滤装置为具有一个容纳上升管的中央通道，并当放在所述有界空间中的上部区域中时，所述的上升管支承在所述的支承环上。

7、如权利要求4所述的装置，其特征在于所述容器在其所述的下部有一出口;其中所述加热器装置包括一个安置在所述容器之外并与所述之容器之出口相通的加热器;以及其中所述的循环装置包括与所述的加热器相连通的上升管和由所述加热器产生的直接蒸汽和由该蒸汽夹带的水柱的出口端，并一同沿所述的上升管上升至所述的过滤装置。

8、如权利要求4所述的装置，其特征在于所述的循环装置包括一个从所述的加热装置向上沿伸的上升管，并具有一个由所述的加热装置产生的直接蒸汽和由该蒸汽夹带的水柱通过所述上升管的一端的出口至所述的过滤装置。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于进一步包括在所述的容器的上部区域中容纳的一个杯状容器，以及其中一部分包括所述的引导装置和出口导向的上升管，其主要部份配备所述的过滤装置，水从所述上升管的出口端由底部向上通过所述的过滤装置并经上部区域的过滤装置的处理，溢出杯状容器的水汇集于所述的接受装置。

10、如权利要求3所述的装置，其特征在于进一步包括在净化操作完成之后，用于有选择性地中断水域中的净化水流向所述的过滤装置，伴随着水域中的水温升高至它的沸点并继续加热使其中一部分水转化成水蒸汽;其中所述的容器在所述的水域上方至少有一个将产生的水汽从所述的容器排放的孔;并且进一步包括用以接受将从所述的容器排出的蒸汽冷凝成水的装置以及用以收集冷凝水在一个收集空间以作消费之用的装置。

11、如权利要求10所述的装置，其特征在于所述的冷凝装置包括与大气相通的收集器同时它围绕所述的容器。

12、一种净化水的设备，包括：

一个用以收集和贮存净化水的容器;

具有用于接受水的进口和传送水至所述容器出口的过滤装置，由此水经过所述的进口和出口之间可通过过滤除去沾染物;

用于从所述的容器至所述过滤装置进口的传送水的装置;

用于所述的水预备重新进入所述过滤装置的所述的进口装置的水的加热装置;

所述的输送装置包括用于从所述的过滤装置传送的水至所述的容器装置再返回到过滤装置入口，只要所述的加热装置保持加热，使加热的水反复通过所述的过滤器。

13、如权利要求12所述的净化水的设备，其特征在于所述过滤装置是由容器围起所述的过滤装置，所述的容器具有顶部、底部和四壁，所述四壁的一壁上具有包括所述过滤器装置进口的开孔;

所述的顶部具有包括所述过滤器装置出口的开孔，在所述顶部的开孔与在所述四边壁的一壁上的一开孔远离。

14、如权利要求12所述的净化水的设备，其特征在于所述的过滤器装置包括用于接受和临时贮存通过所述的上升管传送的水柱和水蒸汽的容器;

所述的过滤装置位于所述的容器内并且沿底部有一个进口，由此当所述的容器被充满时，所述的过滤器装置被水充满;

所述的过滤器装置出口与在所述容器内的出口开孔一致，借此水溢流出出口开口至所述的容器内并回到所述的容器。

15、如权利要求12所述的净化水的设备，其特征在于所述的过滤器装置包括一个大体上为喇叭型，中间开孔的容器以及围绕着所述的中间孔装有过滤介质;

在所述的容器中该中间开孔部被位于接纳所述上升管的上端;

所述的喇叭型容器在顶部与底部具有开孔，以具体确定过滤器装置的进口和出口，所述的喇叭型容器可容易地移动和替换所述的上升管;

在所述的上升管和连接所述喇叭型容器的较低部位的装置用以支持所述的容器在所述的上升管上。

16、如权利要求12所述的净化水的设备，其特征在于进一步包括基本上包含所述加热器的钟状装置，所述的钟状装置与所述的容器连结，至少可用于接收部分的收集水并由于其加热而传送到所述的上升管。

17、如权利要求12所述的水净化设务备，其特征在于所述的过滤器装置围绕所述的上升管以接受从所述的上升管传送至它的进口的热水。

18、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括盖在所述容器的开口的盖子以容许有毒污染物外溢以及从所述的上升管逸出。

19、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括充分允许水通过系统重复循环以保证在一定的时间间隔内被处理的水达到预定净化水平的所述加热器的供电装置。

20、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括用于保持加热装置在预定时间间隔运转的以达到上述提及的净化水平的定时装置。

21、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于所述的加热装置进一步包括连结所述上升管把上升管的内容物用泵泵向所述过滤器装置的泵。

22、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括用于控制导入净化系统水流的控制装置，包括当向所述的容器业已传输了预定数量的水时，以终止所述水流的并用于所述控制装置的检测装置。

23、如权利要求22所述的水净化设备，其特征在于所述的检测装置包括浮筒操纵的开关装置。

24、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括用于折流从所述上升管冒出的水柱和水蒸汽的折流装置，所述的折流装置包括用于冷凝所述上升管出口形成的凝滴的装置，它是均匀分布于过滤器装置入口的上面。

25、如权利要求24所述的水净化设备，其特征在于所述的折流装置进一步包括一弯曲的凸出部分从所述的盖子的内侧向下延伸到上升管的出口并基本上与其对准，所述的凸出部分逐步向下弯曲并从所述的上升管向外弯曲，由于在此形成的水膜很快沿径向向外流动，以基本上均匀的方式围在所述的凸出部分

26、如权利要求24所述的水净化设备，其特征在于所述的折流装置包括以倾斜间隔围绕在所述的盖子下边，间隔地设置复杂的鳍状物，并且它与中间向下垂挂的凸出部分连结，它基本上与所述的上升管轴向对准，由此上升管冒出的水柱和水蒸汽通过所述的弯曲和凸出部分向上和向外折流以及然后通过连结的鳍状物中的一个向下折流。

27、如权利要求12所述的水净化设备，其特征在于进一步包括用于从所述上升管向外沿折流装置表面折流的冒出的水柱和水蒸汽的射流导向器装置，以均匀分布水柱和水蒸汽在所述的过滤器装置的进口上。

所述的导向装置包括用于支持所述导向器装置的支持装置，借此支持在所述的上升管的上端。

28、如权利要求12所述的水净化设备，其特征进一步包括一净化水的贮存容器;

控制装置包括用于在预定时间间隔后终止净化循环的定时器装置;

在所述净化循环终止时，对传送所述容器的内容物至所述净化水贮存容器的感应装置;

在完成净化循环后，所述的容器中的净化水基本耗尽后开始一个新的净化循环的感应装置。包括从需净化的水源传送水的装置，用于重新起动的定时装置并基本上从净化水储存器继续提供净化水。

29、如权利要求28所述的水净化设备，其特征在于进一步包括连结在需净化水的水源和净化系统之间的热交换装置，由于热传递的关系，将净化水储存器的热水对需净化的水在进入净化系统以前进行预热。

30、如权利要求28所述的水净化设备，其特征在于进一步包括连结于所述净化水贮存容器的检测装置，用于当在贮存容器中的内容物降至预定水平时开始净化循环。

31、如权利要求30所述的水净化设备，其特征在于所述的检测器包括浮筒操纵的开关。

32、一种用于净化水的方法，包括如下步骤：

（a）需净化的水通过-过滤器;

（b）积累通过过滤器的水

（c）至少加热一部份积累的水并返回所述部分到所述的过滤器随后加热的水经受第二次过滤;

（d）继续重复步骤（a）至（c）直到所有积累的水平均温度已升至接近或水的沸点并通过所述的过滤器使净化水到达预定的净化水平。

33、如权利要求32所述的净化水的方法，其特征在于已加热的输送部分积累水至所述的过滤器的步骤进一步包括输送所述的水至过滤器的底部以充满过滤器，随后当过滤器充满时水离开过滤器以及水从所述过滤器的四周边溢出的步骤。

34、如权利要求32所述的净化水的方法，其特征在于进一步包括对应于净化循环完成时净化水导入至净化水贮存容器的步骤;

重复开始新的净化循环，根据每一新的净化循环的完成向所述的净化水贮存容器导入净化水直至所述容器的内容物达到预定数量。

35、如权利要求34所述的净化水的方法，其特征在于当净化水贮存容器的内容物低于预定水平时开始新的净化循环的步骤。

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